Fagocitosis: ¿cómo comen las células?

La nutrición es un proceso biológico fundamental. Expresado en términos más o menos técnicos, se basa en la incorporación de materia y energía a un organismo para que pueda llevar a cabo su propio metabolismo, desarrollo y mantenimiento. La forma en la que los distintos organismos vivos obtienen sus nutrientes define su forma de vida.

Los distintos tipos de nutrición

Algunos seres vivos obtienen la energía directamente de la luz solar, y sintetizan la materia orgánica por sí mismos gracias al dióxido de carbono que obtienen del medio. Son los organismos fotoautótrofos —literalmente, que se alimentan solos empleando a luz—, realizan la fotosíntesis. A este grupo pertenece la mayor parte de plantas y algas, y las cianobacterias.

Existen otros organismos capaces de nutrirse sin necesidad de luz, oxígeno, ni comida; son los organismos quimioautótrofos, que obtienen la energía a base de reacciones químicas de oxidación que inducen en el entorno. Todos los quimioautótrofos son microorganismos, tanto bacterias como arqueas.

Y por otro lado, estamos los organismos heterótrofos; que necesitamos consumir alimentos para recibir los nutrientes, y obtenemos la energía de una serie de reacciones químicas que suceden en nuestro interior, al metabolizar esos nutrientes, ya sea mediante la fermentación o la respiración.

Alimentarse de comida: un asunto no tan simple

Los seres humanos, como la mayoría de los animales, obtenemos esos nutrientes del consumo de otros seres vivos, ya sean plantas u otros animales. Tras la ingesta, necesitamos digerir los alimentos, para desmontar las complejas estructuras biológicas y poner a disposición del intestino las biomoléculas que necesitamos para vivir.

Pero, ¿cómo pasan esas moléculas a nuestro organismo? Nuestro intestino está formado por células que necesitan obtener los nutrientes que pasan por el tubo intestinal de algún modo.

¿Y los hongos? Son organismos saprófitos; en lugar de ingerir el alimento, se colocan sobre él y liberan enzimas digestivas; lo digieren para después obtener los nutrientes a través de las células de su micelio. ¿Cómo hacen esas células para obtener los nutrientes del medio?

¿Y los protozoos? Existen organismos unicelulares cuyas células son semejantes a las de los animales, como las amebas. Al estar compuestos por una sola célula, carecen de órganos como la boca o un intestino. ¿Cómo obtienen su alimento?

La respuesta a todos los casos es la misma. Tanto las células de nuestro cuerpo, como las de los hongos, y las amebas y otros protozoos, consumen los nutrientes siguiendo un proceso celular llamado endocitosis, que a su vez se divide principalmente en tres tipos: pinocitosis, endocitosis mediada por receptores y fagocitosis.

La pinocitosis es el proceso más simple, con ella la célula obtiene pequeñas muestras de líquido del exterior, en cuyo seno puede haber moléculas disueltas; es la forma en la que las células ‘beben’. Y la endocitosis mediada por receptores, es la más específica; la célula obtiene moléculas complejas que encajan en los receptores de la membrana de las células como una llave encaja en una cerradura; el ejemplo más sencillo de este sistema es el de la absorción de la glucosa, un azúcar que entra en la célula gracias a una proteína conocida como insulina. La endocitosis mediada por receptores es la estrategia que utilizan los virus para infiltrarse en las células.

Y por fin está la fagocitosis.

El proceso de la fagocitosis

Mientras que los dos tipos de endocitosis anteriores implican una entrada de moléculas, aisladas o disueltas en el medio, y por tanto, las células pueden nutrirse mediante esos métodos, pero no sería ‘comer’, la fagocitosis es el proceso por el que las células comen, en el sentido más literal de la palabra. Atrapan partículas de diversos tamaños (en ocasiones, realmente grandes) y las encierran en el interior de su cuerpo.

Es el proceso que emplean las amebas y algas para capturar presas y algunas células del sistema inmunitario, como los monocitos o los macrófagos, como forma de defensa contra infecciones bacterianas y víricas.

El proceso de fagocitosis se inicia con el reconocimiento de la partícula a ingerir, una bacteria, un virus, o cualquier otra partícula que resulte peligrosa o nutritiva. El reconocimiento se realiza mediante receptores proteicos específicos que se encuentran en la superficie de la membrana celular. Entonces la célula comienza a emitir unas extensiones de su propio cuerpo, y abraza la partícula.

Una vez que concluye el abrazo, la membrana celular se fusiona consigo misma, manteniendo una pequeña vesícula en el interior del cuerpo celular, limitado por el fragmento de membrana celular que se ha empleado en la fagocitosis, y en cuyo interior se mantiene la partícula intacta, embebida en el medio en que se encontraba antes de la ingestión. A esta vesícula se la denomina fagosoma.

La célula dirige, entonces, los lisosomas — pequeños orgánulos celulares que contienen enzimas digestivas— hacia el fagosoma. Los lisosomas deben mantenerse siempre encerrados en una membrana, pues de liberarse al cuerpo celular, podrían digerir los componentes de la célula y matarla. Cuando el lisosoma entra en contacto con el fagosoma, la membrana de uno y otro se fusionan, formando un orgánulo denominado fagolisosoma. En este punto, las enzimas digestivas entran en contacto con la partícula devorada y la digieren.

Referencias: